聚苯胺纳米复合材料的制备与电化学性能

发布时间：2016-11-25 09:23

  本文关键词：二氧化锰—聚苯胺纳米复合材料的制备与电化学性能，由笔耕文化传播整理发布。

《大连理工大学》 2013年

二氧化锰—聚苯胺纳米复合材料的制备与电化学性能

陈玲  

【摘要】：超级电容器作为化学储能装置的一种,具有功率密度高、循环寿命长、充放电效率高等优点,广泛应用于各个领域。超级电容器的性能很大程度上取决于电极材料的性能,目前被广泛研究的三类电极材料包括：碳材料、过渡金属氧化物和导电聚合物,这三类材料各具其长,又存在很多自身的缺陷。通过合成二元或三元复合材料来综合这三类材料的优点,成为获得具有优异电化学性能电极材料的重要途径之一。 本论文采用液相回流法合成了超级电容器电极材料Mn02,并在反应物中添加K2Cr2O7实现Cr掺杂,考察了不同Cr掺杂量对产物物理及电化学性能的影响。物性表征结果显示,随着Cr掺杂量的增加,Mn02晶型由无定形γ-MnO2纳米片转变为高度结晶的α-MnO2纳米棒。电化学性能研究表明,Cr掺杂提高了MnO2的导电性,这是因为纳米棒状结构增大了MnO2材料的比表面积和粒子的分散度,使材料能够充分地与电解液接触,从而降低材料内阻。Cr掺杂量为10%时,α-MnO2纳米棒具有最优的电容性能,当电流密度为0.1A/g时,其比容量约为147.3F/g,适合作为超级电容器电极材料。 为了进一步提高α-MnO2的比电容,本论文采用超声辅助-原位氧化聚合法制备了PANI/MnO2复合电极材料,并研究了苯胺氧化剂类型、氧化剂使用量、反应时间以及苯胺掺杂比例等合成因素对复合材料的形貌结构和电化学性能的影响。物理表征显示,复合材料PANI/MnO2具有更优的物理结构,其孔隙率远远高于α-MnO2纳米棒。电化学测试表明,电流密度为0.1A/g时,PANI-MNW-10的比电容最高,可达384F/g；而电流密度大于1A/g时,PANI-MNW-5的比电容最高,2A/g时其比电容仍高达230F/g,这表明材料PANI-MNW-5具有更好的功率特性。同时,复合材料PANI-MNW-5在不同电解液中的电化学性能研究表明,PANI-MNW-5电极在碱性溶液中有更好的电容特性,循环性能和库伦效率优秀。复合材料PANI/MnO2性能的提高主要归因于纳米复合物合成时PANI与MnO2之间形成的高孔隙结构。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O631.3
【目录】：

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